Archivo de la categoría ‘Neurobiología’

¿Por qué tú y yo percibimos olores diferentes?

Por Laura López-Mascaraque* y Mar Gulis (CSIC)

¿Por qué cuando olemos algo, hay a quienes les encanta y a quienes, sin embargo, les produce rechazo? Es importante considerar la variabilidad individual que puede existir en la percepción olfativa debido a diferencias o mutaciones en los genes que codifican los olores. Ninguna persona huele igual.

Los seres humanos tenemos alrededor de 1.000 genes que codifican los receptores olfativos, aunque solo 400 son funcionales. Se conocen como proteínas receptoras olfativas que, de alguna manera, trabajan juntas para detectar una gran variedad de olores. El patrón de activación de estos 400 receptores codifica tanto la intensidad de un olor como la calidad (por ejemplo, si huele a rosa o limón) de los millones, incluso billones, de olores diferentes que representan todo lo que olemos. La amplia variabilidad en los receptores olfativos influye en la percepción del olor humano aproximadamente en un 30%. Esta variación sustancial se refleja a su vez en la variabilidad de cómo cada persona percibe los olores. Un pequeño cambio en un solo receptor olfativo es suficiente para afectar la percepción del olor. Esto influye en cómo una persona lo percibe, y provoca respuestas hedónicas muy dispares: «me encanta» o «lo odio».

Variaciones en el gen OR6A2 hacen que el sabor del cilantro sea algo parecido al jabón para algunas personas

Y si hay un alimento que genera tanto amor como rechazo, ese es el cilantro. En este caso, variaciones en el gen OR6A2 hacen que su sabor sea algo parecido al jabón para algunas personas mientras que otras lo definen como verde y cítrico. Alteraciones en el gen OR2M7 son responsables de detectar el fuerte olor de la orina al comer espárragos. O hay quienes no detectan el olor a violeta, relacionado con la variación en el gen β-ionona. Dos sustituciones de aminoácidos en el gen OR7D4 provocan que la androsterona, presente en la carne de cerdos machos, sea indetectable para algunas personas, otros lo relacionan con olor a orina y sudor, mientras que hay quienes la describen como un olor dulce o floral. A lo largo de nuestra vida se puedan activar o desactivar ciertos genes que codifican para unos receptores olfativos específicos, lo que podría provocar cambios en nuestro sentido del olfato. Esto podría explicar el por qué un olor determinado lo percibimos de forma diferente a lo largo de los años.

El sabor: olfato y gusto

Hasta ahora hemos hablado del olfato, pero el sabor es la combinación de olfato y gusto: el olor en la nariz y el gusto en la lengua. Sin embargo, el gusto está limitado a lo dulce, amargo, salado, ácido y al umami (sabroso en japonés, uno de los sabores básicos junto con los anteriores). Mientras que es el olor el que contribuye casi en un 80% al sabor. Cada receptor gustativo, situado en las papilas gustativas en la lengua, se especializa en la detección de uno de los cinco tipos, aunque todas las papilas contienen los cinco receptores. En el gusto también influye la genética. El término “supergustador” o “supercatador” se aplica a aquellas personas muy sensibles al gusto amargo, debido a polimorfismos en el gen TAS2R38. También existen determinadas sustancias que son transformadoras del sabor. Por ejemplo, la miraculina, una proteína que se encuentra en una baya roja (Synsepalum dulcificum), obstaculiza las papilas gustativas. Así impide que la lengua perciba los sabores ácidos y amargos, aunque intensifica la capsaicina (compuesto químico que aporta una sensación picante).

Una proteína de la baya roja Synsepalum dulcificum obstaculiza las papilas gustativas

Y no podemos olvidar que en la experiencia de saborear también entra en juego el tacto. Percibimos texturas suaves, más duras, crujientes… Al masticar, el nervio trigémino detecta la temperatura, la sensación picante o un sabor mentolado, y transmite la información sensorial al cerebro. Pero esto mejor lo dejamos para otro post.

*Laura López-Mascaraque es investigadora en el Instituto Cajal del CSIC.

Conoce en un breve vídeo las mejores fotografías científicas de 2022

El movimiento coordinado de estorninos, la combustión del acero, la cristalización del paracetamol o las neuronas activadas durante la formación de un recuerdo son algunos de los temas protagonistas de las ocho fotografías elegidas en la 19ª edición de FOTCIENCIA, una iniciativa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) con la colaboración de Fundación Jesús Serra, de Grupo Catalana Occidente.

Un gránulo de almidón de tapioca, un ácaro herbívoro, las células del estigma de una flor de Freesia o las formaciones de pirolusitas son otros temas retratados entre las casi 600 fotografías presentadas.

De izquierda a derecha y de arriba abajo: ‘El murmullo, atacado’, ‘Galaxia polisacárida’, ‘Bosque encantado’, ‘Recordando a Cajal’, ‘Fuegos artificiales petrificados’, ‘Nada se resiste al poder del fuego’, ‘Interacciones ocultas’ y ‘Plumas analgésicas’.

En esta décimo novena edición, a las modalidades de participación habituales –Micro, General, Alimentación y nutrición, Agricultura sostenible y La ciencia en el aula– se ha sumado una modalidad especial Año Cajal para recoger imágenes que tengan que ver con las neurociencias o el estudio del cerebro. Esto se debe a que FOTCIENCIA19 se ha unido al Acontecimiento de Excepcional Interés Público Año de Investigación Santiago Ramón y Cajal 2022 (Año Cajal), impulsado a nivel nacional.

Además, como en las últimas ediciones, cada participante ha podido adscribir su imagen a uno de los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) declarados por Naciones Unidas.

Un comité formado por 14 profesionales relacionados con la ciencia, la microscopía, las artes visuales o la divulgación científica, entre otras especialidades, han valorado y elegido las ocho fotografías más impactantes y que mejor describen algún hecho científico. Puedes descubrirlas en este vídeo:

Con una selección más amplia de fotografías y sus respectivos textos se elaborará una exposición itinerante que será inaugurada en primavera de 2023. Dos copias de la muestra se prestarán gratuitamente y recorrerán museos y centros culturales, educativos y de investigación de todo el territorio nacional a lo largo del año. Esta selección también quedará recogida en un catálogo de fotografías científicas.

Consulta toda la información sobre esta iniciativa en www.fotciencia.es.

Imágenes seleccionadas, por orden de aparición en el vídeo:

Modalidad Micro:

  1. Bosque encantado / Isabel María Sánchez Almazo, Lola Molina, Concepción Hernández Castillo
  2. Plumas analgésicas / María Jesús Redrejo Rodríguez, Eberhardt Josué Friedrich Kernahan

Modalidad General:

  1. El murmullo atacado / Roberto Bueno Hernández
  2. Nadie se resiste al poder del fuego / Sara María Rubio

Modalidad Año Cajal:

  1. Recordando a Cajal / Miguel Fuentes Ramos

Modalidad Alimentación y nutrición:

  1. Galaxia polisacárida / Antonio Diego Molina García

Modalidad Agricultura sostenible:

  1. Interacciones ocultas / José María Gómez Reyes, Isabel María Sánchez Almazo, Lola Molina, Daniel García-Muñoz Bautista-Cerro

Modalidad La ciencia en el aula:

  1. Fuegos artificiales petrificados / Carlos Pérez Naval

 

Astrocitos: estrellas que hablan en nuestro cerebro

Por Irene Serra Hueto (CSIC)*

Seguro que has oído alguna vez que nuestro cerebro es el ordenador más potente del mundo. Ahora bien, ¿en qué piensas cuando te preguntan de qué está formado? Lo más probable es que lo primero que te venga a la cabeza sean las neuronas. No está mal, pero para que esta máquina tan singular funcione con todo su potencial necesita del trabajo de otras células igual de importantes. Entre ellas se encuentran los astrocitos, que reciben su nombre de las estrellas.

Empecemos por el principio. El cerebro funciona gracias a que las neuronas transmiten información a través de corrientes eléctricas. Los puntos de conexión entre una neurona y otra se conocen como sinapsis. En ellas se liberan sustancias llamadas neurotransmisores que permiten que el impulso eléctrico continúe de una neurona a otra. En este punto de conexión, en este diálogo entre las neuronas, el astrocito juega un papel fundamental, modulando y regulando la comunicación entre ellas.

Nuestro cerebro habla bajo sus propias reglas. Esquema de una sinapsis cerebral donde se intercambia la información entre las células, como en una conversación de WhatsApp. / Irene Serra. Células creadas con Biorender.com.

¿Qué ventajas puede tener una conversación a tres? Este sistema, más complejo que una conversación a dos, permite más variedad de mensajes y añade un elemento mediador que asegura que la información se transmite correctamente, el astrocito. La cuestión es que no tenemos un solo astrocito por cada sinapsis. En ratones, una sola de estas células es capaz de modular, mediar y participar en más de 100.000 sinapsis simultáneamente. Es como si un único astrocito estuviese presente y hablando en 100.000 grupos de WhatsApp al mismo tiempo. En humanos, un solo astrocito interviene en 2 millones de sinapsis. Es decir, que nuestros astrocitos tienen 20 veces más capacidad de procesar información… Y, además, tenemos millones de ellos. ¿Y si la explicación (o, al menos, parte de ella) a nuestra inteligencia residiera en el gran refinamiento que los astrocitos aportan a nuestro cerebro?

Para poder contestar esta pregunta necesitamos saber más. Precisamente, mi investigación en el Instituto Cajal (IC) del CSIC se centra en estudiar los circuitos astrocito-neurona; en concreto, los que se establecen en el núcleo Accumbens, la zona del cerebro que se activa cuando algo nos gusta. Esta zona recibe información de otras regiones del cerebro relacionadas con la memoria (hipocampo), las emociones (amígdala) y la toma de decisiones (corteza prefrontal), y es muy importante porque se ve afectada, entre otros casos, en trastornos de adicción.

Ejemplo de cómo es la información que pasa por el núcleo Accumbens vista desde una conversación de WhatsApp./ Irene Serra

Sabemos que los astrocitos son parte fundamental de la regulación de este núcleo y, desde hace poco, también que el cerebro tiene distintos tipos de astrocitos, del mismo modo que tiene distintos tipos de neuronas. Sin embargo, todavía no hemos comprendido en profundidad para qué son los astrocitos diferentes entre ellos ni cómo son de diferentes. En el núcleo Accumbens, ¿tenemos astrocitos especializados regulando la información de recuerdos de aquello que nos gusta? ¿Hay otros asociados a las emociones? ¿Intervienen en los circuitos de toma de decisión?

Un sensor de calcio para superar las limitaciones de los microscopios

En el último trabajo publicado por el Laboratorio de Plasticidad Sináptica e Interacciones astrocito-neurona del IC-CSIC, dirigido por Marta Navarrete, profundizamos en estas preguntas y presentamos una nueva herramienta que nos ha permitido estudiar, por primera vez, la actividad de los astrocitos a gran escala y con precisión temporal. Se trata de CaMPARIGFAP, un sensor de calcio con el que hemos podido observar el núcleo Accumbens al completo y detectar qué astrocitos responden a un estímulo concreto.

El tamaño de las lentes de los microscopios es limitado y hace que no sea posible observar al mismo tiempo todos los astrocitos de una región cerebral. La particularidad de CaMPARIGFAP es que detecta, mediante la fluorescencia, el calcio que emiten los astrocitos cuando se activan. Es como hacer una foto: al enviar un ‘flash’ de luz violeta, los astrocitos inactivos se muestran en verde y los activos en rojo. De este modo, podemos analizar cómo responden regiones amplias del cerebro a un estímulo determinado.

Tejido del núcleo Accumbens en el que cambia el color de CaMPARIGFAP según la actividad de los astrocitos. / Irene Serra

Utilizando esta herramienta hemos descubierto que los astrocitos del núcleo Accumbens forman redes funcionales que responden de diferente forma según la procedencia de los estímulos -memoria, emociones o decisiones­-. Los resultados indican que los astrocitos son capaces de distinguir de dónde viene la información y, también, que integran las diferentes señales en un procesamiento paralelo al de las neuronas. Todo apunta a que los astrocitos están mucho más especializados en los circuitos cerebrales de lo que pensábamos.

Comprender en detalle cómo interaccionan con las neuronas y cómo regulan la información que llega de las diferentes zonas del cerebro nos acercaría mucho a encontrar soluciones eficaces para tratar la adicción. Y eso solo en el núcleo de Accumbens: llegar a entender cómo interaccionan los astrocitos en otras regiones cerebrales nos permitiría comprender mucho mejor el potencial de nuestro cerebro, que a día de hoy esconde tantos misterios como el universo.

*Irene Serra Hueto es investigadora predoctoral en el Laboratorio de plasticidad sináptica e interacciones astrocito-neurona del Instituto Cajal del CSIC, dirigido por Marta Navarrete.

¡Participa con tus fotos en la nueva edición de FOTCIENCIA!

Por Mar Gulis (CSIC)

Si te gusta el arte, la fotografía y eres capaz de ver la ciencia que nos rodea en la vida cotidiana, es el momento de participar en FOTCIENCIA19. Tanto si te dedicas a la ciencia como si no, esperamos tus imágenes: lo importante es que reflejen algún aspecto relacionado con la ciencia o la tecnología. Eso sí, no lo dejes pasar mucho tiempo, porque el plazo de participación estará abierto hasta el próximo 3 de noviembre de 2022 a las 13:00 h, hora española peninsular.

Todos los años, FOTCIENCIA realiza una selección de fotografías de fotografías de temática científica. En esta edición, al igual que en las anteriores, las mejores imágenes recibirán una remuneración de hasta 1.500 € y alrededor de unas cincuenta serán elegidas para formar parte de un catálogo y una exposición itinerante que recorrerá España durante 2023-24. Ahora mismo, de hecho, puedes visitar la exposición de la edición anterior, FOTCIENCIA18, y consultar el catálogo para hacerte una idea de cómo quedarían tus fotos si resultasen seleccionadas. Un poco más abajo de estas líneas verás un breve vídeo inspirador.

Hay seis modalidades para participar: las dos básicas, que son Fotografía general y Microscopía; y cuatro modalidades específicas: Alimentación y nutrición, Agricultura sostenible, La ciencia en el aula (que está dirigida a estudiantes de secundaria y ciclos formativos) y, como no podía ser menos en esta edición, una modalidad especial centrada en el Año Cajal.

Con esta conmemoración vamos a poder redescubrir al genial Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), que obtuvo el Premio Nobel en Medicina en 1906 por sus trabajos sobre el sistema nervioso. Además de ser un excelente científico, muy valorado dentro y fuera de España por sus aportaciones a la neurología, Cajal fue un gran amante del arte y la belleza. Prueba de ello son sus exquisitos dibujos en los que está inspirada la gráfica de esta edición de FOTCIENCIA… ¿Lo habías notado?

Pero no solo el cerebro y las neuronas tienen cabida en FOTCIENCIA19. El vidrio, los fenómenos físicos, los seres vivos o los objetos de la vida cotidiana: casi todo puede ser mirado desde una óptica científica. Ingeniería, matemáticas, química, biología, ciencias de materiales, ciencias sociales… ¡Las opciones son prácticamente infinitas y hay para todos los gustos! Si necesitas un extra de inspiración (aunque te recomendamos proponer nuevos enfoques), aquí puedes ver las imágenes seleccionadas en ediciones anteriores.

Para participar, debes ser mayor de edad y enviar tus fotografías, hasta un máximo de tres, en formato digital a través de un formulario disponible en la página web www.fotciencia.es. Tendrán que ir acompañadas de un breve texto, original y de tu autoría, que permita interpretarlas. El jurado valorará tanto la imagen –su calidad técnica, originalidad y valor estético– como la claridad de la explicación aportada en el texto.

Las ocho mejores imágenes de la edición anterior, FOTCIENCIA18

Las ocho mejores imágenes de la edición anterior, FOTCIENCIA18

FOTCIENCIA es una iniciativa organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con la colaboración de la Fundación Jesús Serra, del Grupo Catalana Occidente.

No olvides que el plazo de presentación finaliza a las 13:00 h del 3 de noviembre de 2022 (hora española peninsular). Puedes consultar toda la información y las normas de participación en www.fotciencia.es.

 

¿Qué pasa en el cerebro cuando morimos?

Por Óscar Herreras* y Mar Gulis (CSIC)

¿Qué actividad cerebral hay en un coma profundo? ¿Y durante un ictus? ¿Qué pasa en el cerebro cuando nos morimos? Para acercarnos a estas delicadas cuestiones solo contamos con los registros de la actividad eléctrica de las neuronas, el electroencefalograma (EEG), una medida de la actividad cerebral que constituye un indicador de cómo de despierto está un paciente al salir de una anestesia, por ejemplo, o para conocer cómo de profundo es un coma.

La actividad cerebral que se refleja en un EEG durante un coma profundo es nula (EEG plano). Sin embargo, en el momento de la muerte de algunos enfermos que estaban en la UCI se ha podido registrar una actividad eléctrica cerebral que dura entre 20 y 30 segundos y que algunos han querido interpretar como un «despertar antes de la muerte». Profesionales sanitarios comentan que a veces han observado gestos faciales de mirada al vacío y expresión apacible, lo que ha alimentado ciertas especulaciones que unos y otros relacionan con la experiencia vital o religiosa. Sin embargo, esto no ocurre de forma general, ni podemos asegurar que los rasgos faciales reflejen una sensación real de la persona en tránsito. Ni siquiera podemos asegurar que esa actividad eléctrica sea neuronal, podría ser muscular. Porque realmente…  ¿qué ocurre en el cerebro cuando morimos?

La información sobre la muerte cerebral en personas es muy escasa, y los registros del EEG en pacientes solo nos dan un reflejo de lo que ocurre en las capas más externas del cerebro, la corteza cerebral. No obstante, podemos acercarnos mucho a este proceso si nos fijamos en la investigación neurofisiológica que explora formas de disminuir o evitar el daño cerebral que sobreviene tras un ictus o una parada cardiorrespiratoria transitoria.

Actividad eléctrica durante la muerte

Representación del brote de actividad eléctrica cerebral que precede al “apagado” del cerebro durante la onda de despolarización SD (spreading depolarization). / Óscar Herreras

Durante una parada, el cerebro sufre la falta de riego sanguíneo (isquemia), al igual que en un ictus, un aneurisma o un traumatismo craneal severo. En estos últimos el daño se limita a una zona del cerebro y puede tener otros factores agravantes. Entre 1 y 5 minutos después de la parada se genera un potencial eléctrico muy pronunciado en el cerebro, relacionado con la falta de oxígeno en los vasos sanguíneos que irrigan las neuronas. Este potencial se inicia en uno o varios sitios y se propaga como una onda de despolarización SD (del inglés, spreading depolarization), que también aparece en las migrañas y en los ictus. Las neuronas pierden su capacidad de funcionar como pilas eléctricas y dejan de generar los impulsos eléctricos con los que procesan la información, dan órdenes a los músculos o controlan la actividad hormonal.

Ahora bien, justo en el momento en que la onda llega a una zona concreta de la corteza cerebral, esta genera un brote de impulsos eléctricos durante unos segundos. Además, aunque la onda afecta a las neuronas, no inactiva sus fibras, que comienzan a producir por sí solas descargas eléctricas que se transmiten y activan otras zonas que aún no han sido desactivadas. Esto puede explicar las diferentes sensaciones visuales o de otro tipo que se tienen antes (o en el momento) de morir, o los gestos faciales. Algunas personas que han sido recuperadas mediante desfibriladores o reanimación cardiopulmonar (RCP) relatan imágenes del pasado, imágenes de amistades, de familiares fallecidos… que “residen” en los circuitos corticales como parte del conectoma personal, ese mapa de conexiones en el que se graba nuestra experiencia vital y nuestros conocimientos.

Nuestro cerebro se apaga por zonas

¿Por qué es tan frecuente que las personas que han sufrido una parada y son reanimadas padezcan secuelas cognitivas importantes, y que incluso puedan quedar en estado vegetativo permanente? Los numerosos estudios para conocer las causas de la muerte neuronal por isquemia o anoxia han aportado mucha información. Por ejemplo, sabemos que la onda de despolarización no surge en todo el cerebro, sino que hay regiones más susceptibles que otras. El cerebro es un órgano muy heterogéneo, y la falta de oxígeno es más letal para unas zonas que para otras, en concreto, las regiones más “modernas” evolutivamente, como la corteza cerebral, son las más sensibles, junto con el hipocampo, y son las primeras que mueren. Pero el tronco encefálico, en el que residen funciones vegetativas como el control cardiorrespiratorio, y la médula espinal son muy resistentes y soportan hasta horas sin oxígeno. Lo que hace que unas regiones mueran y otras aguanten es el hecho de que las primeras pueden generar la onda eléctrica y las últimas no, o la desarrollan muy tarde y de manera muy atenuada. Podríamos decir que nuestro cerebro muere por partes, no se “desconecta” todo a la vez. A esta “muerte por zonas” la denominamos vulnerabilidad selectiva.

Neuronas que parecen estrellas. En esta imagen, clones de astrocitos en la corteza cerebral. /López-Mascaraque Lab.

Neuronas y estrellas, espacio extracelular y espacio interestelar

Recordemos que las neuronas son las únicas células del cuerpo que, salvo unas pocas excepciones, no se regeneran. En el momento de su muerte, las neuronas de estructuras en las que se genera la onda de potencial despolarizante sufren una entrada masiva de agua a su interior y revientan. Si nos permiten poner un punto de poesía en este lúgubre tema, cuando no les llega más oxígeno, las neuronas explotan al final de su vida, como lo hacen las estrellas, vertiendo su contenido al espacio extracelular, como las estrellas lo hacen al espacio interestelar.

*Óscar Herreras es investigador del CSIC en el Instituto Cajal.

“Cariño, ¿dónde he metido el cerebro de Einstein?”

Por Emilio Tejera (CSIC)*

En 1955 Albert Einstein muere y, mientras el mundo llora su pérdida, un patólogo del Hospital de Princeton le hace la autopsia. El nombre del médico es Thomas Harvey, quien, animado por un súbito impulso, toma una decisión: extraer el cerebro de Einstein de su cráneo sin el consentimiento de la familia. Harvey regala fragmentos de cerebro a médicos del hospital (otras partes de su cabeza, como los ojos, acabarían en manos del oftalmólogo personal del científico) y luego decide meter el órgano del eminente genio en el maletero de su coche. Durante veinte años, nadie sabrá qué ha ocurrido con el cerebro de Einstein.

Fotografía del cerebro de Einstein tomada por el patólogo Thomas Harvey.

Siendo sorprendente, lo que hizo Harvey no era nuevo. El ser humano siente una especial fascinación por partes del cuerpo de celebridades (desde las reliquias de los santos hasta los cráneos de Goya y Haydn, que sufrieron diversos avatares), como si de esta manera pudiéramos acercarnos más a ellos. Lo cierto es que el secuestro del cerebro de Einstein trae a colación una vieja pregunta, ¿podemos averiguar algo de la personalidad de los individuos a partir de la observación a simple vista de sus cerebros? Durante años, se sostuvieron las erróneas teorías de que el peso del cerebro o las proporciones del cráneo eran una buena medida de la inteligencia de los individuos, pero era hora de abordar este tema desde una perspectiva más científica: ¿conseguiría el cerebro de Einstein aportar algo de luz sobre estas cuestiones?

A lo largo de dos décadas, Harvey mantuvo el cerebro de Einstein preservado en alcohol, dentro de unos botes de conservas en su casa, en una caja de sidra debajo de un enfriador de cerveza. Esto fue así hasta que un periodista aireó el asunto. Además de generarse un gran revuelo, unos cuantos investigadores se interesaron por el órgano en cuestión y solicitaron a Harvey pequeñas muestras para estudiarlas. A partir de ellas, se hicieron varias investigaciones para determinar cuál era el secreto de la inteligencia de Einstein.

Albert Einstein en sus días de estudiante. / Lotte Jacobi

No quiero aburrir con los detalles, pero un análisis llevado a cabo por la neurocientífica Marian Diamond (de la Universidad de Berkeley) ilustra muchas de las conclusiones obtenidas. Diamond descubrió que en determinadas zonas del cerebro de Einstein existía una mayor proporción de células de glía (células, por simplificarlo, con una función de “sostén”) alrededor de cada neurona. Esto podría explicar las capacidades de Einstein, pero Diamond también descubrió que esas células de glía pueden aumentar su número con el entrenamiento en matemáticas y otras disciplinas complejas. Es decir, como afirmaba Ramón y Cajal, “todo hombre puede ser escultor de su propio cerebro”. La inteligencia también se entrena, y nos pasa como con el dilema del huevo y la gallina: es difícil concluir si Einstein era muy listo porque su cerebro era así o, en cambio, su cerebro era así porque Einstein trabajó en materias que estimularon su inteligencia.

Ocurre algo muy parecido con otros descubrimientos relacionados con la anatomía de Einstein (por ejemplo las alteraciones que se encontraron en la llamada cisura de Silvio): resulta imposible esclarecer si estos cambios tenían una relevancia significativa o consistían en meras casualidades. El cerebro es un órgano muy complejo, del que no entendemos muchas cosas, y observar simplemente los ejemplos de unos cuantos individuos sobresalientes no nos va a revelar cuál era la clave de su singular brillantez. Es necesaria todavía mucha más investigación para dilucidar qué hacía a Einstein ser como era o cuánto podríamos parecernos a él. De hecho, las aproximaciones más avanzadas hoy en día en cuanto a investigación en neurociencia (The Human Brain Project, de la Unión Europea, y The Brain Initiative, de Estados Unidos) se basan sobre todo en las conexiones entre cada una de las neuronas, mucho más difíciles de desentrañar, pero sin duda más importantes que lo que somos capaces de detectar a simple vista.

Con el cerebro del genio en el maletero

El cerebro de Einstein estuvo en manos de Harvey hasta los años 90, cuando un periodista le propuso llevar el macabro “recuerdo” de vuelta a sus legítimos descendientes. Durante un fascinante road trip conocieron a gente famosa, atravesaron Las Vegas y llegaron finalmente a casa de sus herederos, quienes rechazaron el regalo. Así que Harvey devolvió el cerebro al Hospital de Princeton, y los registros que había obtenido (dibujos, fotografías, cortes para el microscopio) acabaron en un museo, no muy lejos de donde pasó sus últimos días un genio que, paradójicamente, nunca quiso que nadie prestara atención a sus restos. De hecho, él solicitó que lo incineraran.

Al final, pese a nuestro comportamiento un poco fetichista respecto a los cerebros de personas famosas, y al intento de la ciencia de comprender mejor sus mentes, la mejor manera de acercarse al cerebro de una persona sigue siendo hablar con ella; y, en casos como el de Einstein (con individuos que ya no están), revisar su trabajo, leer sus escritos y, en definitiva, examinar el legado que nos dejaron en vida, donde desplegaron sus pensamientos y sus alardes de genialidad. No hay mejor mecanismo que la palabra escrita para viajar al pasado; o, al menos, en seis mil años de historia, todavía no lo hemos inventado.

*Emilio Tejera (@EmilioTejera1) trabaja en el Instituto Cajal del CSIC. Una conferencia más detallada acerca de las vicisitudes del cerebro de Einstein y de otros personajes puede encontrarse en este enlace.

‘Kareishu’ y la formación del olor corporal

Por Laura López-Mascaraque (CSIC)* y Mar Gulis

¿Sabías que en Japón existe una palabra específica, ‘kareishu’, para referirse al “olor de la gente mayor”? Lejos de ser despectiva, la expresión constituye una muestra de respeto hacia las personas de edad avanzada y al aroma que desprenden. Un olor característico que, a diferencia de lo que popularmente se cree, es más suave, menos intenso y más agradable que el de la gente joven o de mediana edad, como reveló el estudio ‘The special scent of age’, del Centro Monell.

Esta investigación y el término ‘kareishu’ ponen de manifiesto que el olor corporal varía con la edad, del mismo modo que puede cambiar con la dieta y otras circunstancias, como el ciclo menstrual o el estrés –de hecho, los japoneses han dado el nombre de ‘sutoresushu’ al olor que las personas emiten cuando viven situaciones tensas–. Gracias a ello y a que hay olores que comparten determinados grupos de personas, podemos reconocer la edad, el sexo o lo que alguien ha comido o bebido, como ajo o alcohol, simplemente a partir de su aroma personal. Sin embargo, cada individuo posee un olor característico: su firma química.

A partir de infinitas combinaciones de bacterias y microorganismos que albergamos en nuestro cuerpo, que pueden ir variando por factores como los que hemos visto, cada persona desarrolla su propia huella olfativa. Por eso un perro policía puede seguir el rastro de un fugitivo y resulta posible, aunque con algunos matices, identificar a una persona a través de su olor. Además, investigaciones recientes han mostrado que personas con huellas olfativas parecidas también portan genes similares relacionados con proteínas del sistema inmune –en concreto, con el complejo mayor de histocompatibilidad– y vinculados al olor corporal.

¿Y cómo se forma esta huella olfativa? A partir de un complejo cóctel químico que se genera sobre todo en nuestra piel, aunque el aliento también realiza su contribución. Los seres humanos no tenemos glándulas específicas para la formación de aromas, pero los tres tipos principales de glándulas de la piel contribuyen a crear nuestro característico olor personal. Se trata de las glándulas sebáceas, que dan lugar a una secreción aceitosa sobre toda la superficie del cuerpo; las ecrinas, que secretan el sudor y se concentran en las axilas, la frente y las palmas de manos y pies; y de las glándulas apocrinas, que producen un fluido acuoso y están adosadas a los folículos pilosos –la parte de la piel que da crecimiento al cabello– de las axilas, el pubis, los párpados, los pezones, los oídos, la nariz y de alrededor del ombligo.

La química de los microorganismos

La secreción de las primeras glándulas, las sebáceas, contiene muchos ácidos grasos libres y lípidos, que son los principales responsables de nuestra identidad olfatoria. Sin embargo, se cree que son las glándulas apocrinas, especialmente las de las axilas, las que generan la mayor parte del olor corporal. Estos dos tipos de glándulas empiezan a secretar poco antes de llegar a la pubertad y aumentan su actividad con los cambios hormonales de esa época. En las personas de edad avanzada, las glándulas de la piel aumentan la secreción de dos compuestos –el nonenal y el nonanal–, que podrían influir en el peculiar “olor a viejo”.

En cualquier caso, la secreción fresca de glándulas de la piel no tiene prácticamente olor. La actividad metabólica de los microorganismos que habitan en ella es la responsable de transformarla en compuestos con un olor marcado. La composición de esta microfauna es característica de cada persona, y ellos, los microorganismos, son los protagonistas clave de la construcción del olor corporal individual.

Pero, ¿para qué sirve tener una señal aromática determinada? Los olores corporales pueden jugar un papel importante en la selección de pareja, el reconocimiento individual o la detección de parientes. También pueden aportar una valiosa información sobre nuestros problemas metabólicos e incluso sobre las enfermedades que sufrimos.

¿Una ventaja evolutiva?

En particular, en las interacciones entre madre e hijo, los bebés son capaces de identificar el olor corporal de su madre y las madres igualmente reconocen el olor de su bebé. Esta habilidad de discriminación e identificación se extiende también a otros miembros de la familia como padres, abuelas o primos. Al parecer, esto se debe al reconocimiento de una firma olfatoria genéticamente próxima, la llamada huella olfativa que es un espejo del genoma olfativo de una persona. Así que debe de haber un olor de clan, unas señales olfatorias ligadas a cierto grado de consanguinidad.

De hecho, los individuos que tengan la habilidad para distinguir a los parientes de los que no lo son pueden haber tenido mayores índices de supervivencia y de reproducción exitosa, aspectos clave del éxito evolutivo, algo en lo que el olfato juega un papel fundamental.

* Laura López Mascaraque es investigadora del Instituto Cajal del CSIC y autora, junto con José Ramón Alonso, de la Universidad de Salamanca, del libro El olfato de la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC -Catarata).

Cinco pinturas contemporáneas que hablan mucho de ciencia

Por Mar Gulis (CSIC)

Este próximo jueves, 25 de marzo, el Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) inaugura la exposición Arte y ciencia del siglo XXI. La muestra reúne obras de 35 artistas contemporáneos que trabajan en España: 66 cuadros y 11 esculturas figurativas que el Museo ha puesto a dialogar con la ciencia de hoy. ¿Cómo? Conectando el tema de cada obra con una línea de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, como la alimentación, el envejecimiento, el calentamiento global, la evolución humana o la desigualdad de género. Si quieres ir abriendo boca, aquí tienes algunos de los cuadros que encontrarás en la exposición.

Egg IV

En la muestra, este óleo hiperrealista de Pedro Campos sirve para introducir la investigación en alimentos funcionales de Marta Miguel. Los compuestos bioactivos presentes en alimentos como el huevo son utilizados por esta especialista del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CSIC-UAM) para elaborar productos que mejoren nuestro metabolismo y prevengan enfermedades relacionadas con nuestro estilo de vida o la malnutrición.

Juanito

La nitidez y definición de esta obra son abrumadoras. Se trata de una pintura al óleo en la que José Luis Corella retrata a un hombre con alzhéimer. Esta enfermedad, cada vez más común entre nuestros mayores, impide generar nuevas neuronas a quienes la padecen. En la exposición, el cuadro nos conduce hasta el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CSIC-UAM), donde María Llorens estudia la neurogénesis adulta en humanos y modelos animales para diseñar terapias que permitan retrasar o disminuir los síntomas del alzhéimer.

El escondite

¿Qué nos distingue verdaderamente de los simios? Este óleo de Arantzazu Martínez suscita una pregunta fundamental a la que tratan de responder investigadores como Antonio Rosas, del MNCN-CSIC. La respuesta está relacionada con el bipedismo, que libera las manos y las convierte en herramientas de precisión, y con el posterior incremento de la capacidad cerebral. Sin embargo, aún nos queda mucho por saber sobre cómo, cuándo y por qué nuestros ancestros modificaron su anatomía y sus modos de vida. Eso nos permitirá entender mejor de dónde venimos, pero también a dónde vamos como especie.

Patio

La subida del nivel del mar provocada por el calentamiento global es evocada en esta imagen onírica, pintada al óleo por Santos Hu. La obra da pie al investigador del MNCN-CSIC David Vieites, comisario de la exposición, a hablar del impacto del cambio global en el modo de vida de millones de personas o de la pérdida de biodiversidad. De este modo, el cuadro nos lleva hasta los centros del CSIC que estudian estos fenómenos y las medidas que hacen falta para prevenirlos y remediarlos.

La labor invisible

La pintora Carmen Mansilla denuncia en este óleo elaborado ex profeso para la exposición que las artes y las ciencias han compartido a lo largo de los siglos la exclusión de las mujeres. Científicas y artistas quedaron ocultas y sus nombres empiezan a conocerse y valorarse en su justa medida con los estudios de género. El Museo destaca que investigadoras como la física Pilar López Sancho –impulsora de la Comisión Mujeres y Ciencia del CSIC– lideran el cambio hacia una mayor participación de las mujeres en ciencia y tecnología.

Tus descendientes podrían beneficiarse del ejercicio físico que practicas

Por Mar Gulis (CSIC)

Casi todo el mundo sabe que la actividad física es buena para nuestro organismo, incluido el cerebro, aunque a unas personas les cuesta más que a otras poner en práctica esta pauta de bienestar. Ahora bien, ¿y si la actividad física que practicamos influyese en la salud cerebral de nuestros descendientes? Cuando hacemos ejercicio se produce un incremento de nuestra capacidad cognitiva. También crece el flujo sanguíneo en el cerebro y el consumo de oxígeno por las células neurales, e incrementa la funcionalidad y disponibilidad de neurotransmisores. A nivel conductual, tiene efectos ansiolíticos y antidepresivos. La práctica deportiva también interviene en la formación de neuronas nuevas -denominada neurogénesis- incluso en individuos adultos, por lo que el ejercicio físico también supone una vía de resiliencia contra el envejecimiento. De hecho, se ha probado que es una de las terapias no farmacológicas más efectivas y que mejora la evolución de determinadas enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

El ejercicio físico produce diversos beneficios a nivel cerebral, como la formación de neuronas. / J.M. GUYON 20minutos

Después de esta relación no exhaustiva de las consecuencias directas de correr, nadar o jugar al baloncesto, por citar solo algunos ejemplos, viene el dato sorprendente: es posible que estos beneficios se hereden de padres a hijos. “Estamos acostumbrados a oír que el ejercicio influye para bien en nuestra salud. Lo que hasta hace poco no se sabía es que estos beneficios pueden alcanzar a las siguientes generaciones, es decir, que el ejercicio que realizamos a lo largo de nuestra vida puede tener efectos positivos en nuestros hijos, aunque estos sean sedentarios”, explica José Luis Trejo, investigador del CSIC en el Instituto Cajal y coautor del libro Cerebro y ejercicio (CSIC-Catarata) junto con Coral Sanfeliu.

Ratones deportistas y ratones sedentarios

El grupo de investigación de Trejo y otros equipos científicos han demostrado que los efectos cognitivos y emocionales del ejercicio en animales de laboratorio son heredables por la siguiente generación. “Camadas de ratones procedentes de padres con mayor actividad son capaces de presentar más capacidad de potenciación sináptica y de discriminación de estímulos, al igual que la presentaban sus progenitores”, señala el científico del CSIC.

En sus experimentos se vio que el aumento del número de neuronas asociado al ejercicio en los padres, así como el mejor funcionamiento mitocondrial de las células del hipocampo, fueron transmitidos a la descendencia, aun cuando esta no realizó ningún tipo de actividad física. “En las crías sedentarias de padres corredores había más neuronas nuevas, que eran más activas, al igual que sus circuitos, y, en consecuencia, los sujetos tenían más capacidad de ejecutar con éxito las tareas conductuales. Esto nos indica que la transmisión de efectos adquiridos por la práctica del ejercicio físico es epigenética”, detalla Trejo. “Desde hace décadas existen evidencias científicas de que el estrés se hereda, y el ejercicio físico no deja de ser un tipo de estrés al que el organismo se adapta, siempre que sea ejercicio moderado”, añade.

Ejemplar de ratón doméstico Mus musculus. / Wikimedia Commons

¿Cómo se transmiten estos efectos de una generación a la inmediata? Se ha demostrado que uno de los factores que median esta transmisión son los microARN, diminutas secuencias de ARN producidas constantemente por nuestro organismo que participan en incontables procesos biológicos. De hecho, son uno de los mediadores de los efectos epigenéticos asociados a la dieta, a ciertos tóxicos medioambientales, al estrés y, por supuesto, al ejercicio. Pues bien, se ha observado que ciertos microARN viajan en los espermatozoides de los ratones más activos, y también que esos mismos microARN inducen la expresión diferencial de ciertos genes en el hipocampo, tanto del propio padre que realiza el ejercicio como de sus crías sedentarias que no lo hacen. “Lo importante de este descubrimiento es que dichos genes que se expresan diferente en las crías cuyos padres corrieron, comparados con los de las crías de los padres sedentarios, son precisamente los genes que controlan la actividad mitocondrial, la formación de nuevas neuronas, y la actividad sináptica”, explica el investigador.

Hasta el momento el grupo liderado por Trejo solo ha hecho estudios en ratones machos. “En breve testaremos también a las madres. No hay ninguna razón para pensar que no se transmitirán estos beneficios de madres a hijos/as”. Según el científico del CSIC, “parece un mecanismo adaptativo de la naturaleza el hecho de que aquellos sujetos que tienen que procesar poca información ambiental y, por lo tanto, se desplazan poco y hacen poco ejercicio, teniendo por ello menor número de neuronas y menor capacidad cognitiva, tengan también crías con las mismas características, mientras que un aumento de la demanda de procesamiento de información, mediante un aumento del ejercicio físico, induzca mayor número de neuronas, mayor capacidad cognitiva y unas futuras crías con las mismas capacidades”.

Queda para el futuro comprobar si esta herencia también se da en seres humanos, así como durante cuántas generaciones pueden mantenerse estos efectos. “En la actualidad estamos estudiando en animales si los nietos se pueden beneficiar del ejercicio que realizaron sus abuelos”, concluye Trejo.

Mientras que estos nuevos retos obtienen respuesta, lo aconsejable es huir del sedentarismo y realizar actividad física en la medida de nuestras posibilidades. La literatura científica aún no se ha puesto de acuerdo en la cantidad e intensidad adecuadas, pero lo que sí es seguro es que el sofá no siempre es un buen compañero de viaje.

¿Qué ocurre en un cerebro esquizofrénico?

Por Jesús Ávila (CSIC)*

En el mundo hay aproximadamente 25 millones de personas con esquizofrenia, un trastorno cuya edad media de aparición se sitúa en torno a los 25 años.

El término ‘esquizofrenia’ es la combinación de dos pala­bras griegas, schizo (dividir) y phrenos (mente), y se refiere a un trastorno en el que la división de funciones mentales da lugar a un comportamien­to social anómalo, pues el paciente confunde lo que es real con lo imaginario. La persona afectada puede sufrir alucinaciones, fundamentalmente auditivas, que pueden derivar en un estado de psicosis, es decir, en la pérdida temporal del contacto con la realidad. En muchos casos, la esquizofrenia se asocia también a estados de depresión y de ansiedad o a una capacidad reducida para sentir placer. Además, los pacientes suelen tener problemas de interacción social y profe­sional.

La esquizofrenia es un trastorno mental grave que afecta a determinadas funciones cerebrales.

La esquizofrenia es un trastorno mental grave que afecta a determinadas funciones cerebrales.

Aunque en la esquizofrenia la mente cambia una situación real por otra ficticia, lo cual implica un funcionamiento de la mente fuera de ‘lo normal’, existen casos de personajes geniales que han sufrido esta enfermedad. Este es el caso de Van Gogh, que pintaba con colores que podían mejorar la misma naturaleza; de Edgar Allan Poe, cuyos relatos imaginarios exageraban (pero casi perfeccionaban) la realidad; o de otro paciente de esquizofrenia, John Nash, que obtuvo el Nobel de Economía en 1994 por el enfoque distinto que supo dar a los hechos.

A finales del siglo XIX y principios del XX había gran interés en Alemania por conocer las causas de la(s) demencia(s). Fundamentalmente, en el laboratorio del doctor Kraepelin, en Baviera, se buscaban causas de demencia diferentes a la provocada por la bacteria T-pallidum, que daba lugar a la neurosífilis, un tipo de demencia (infecciosa) bastante prevalente en aquellos tiempos. Así, buscando otros orígenes para la demencia, fue Kraepelin, que más tarde sería mentor de Alois Alzheimer, quien describió la esquizofrenia como demencia precoz. También fue quien realizó una clara distinción entre esquizofrenia y trastorno bipolar.

El cerebro esquizofrénico

Las causas de este trastorno todavía se desconocen con exactitud. En cualquier caso, en la esquizofrenia aparecen algunas áreas cerebrales afectadas, como el nucleus accumbens, en donde una alta cantidad de secreción de dopamina puede dar lugar a alucina­ciones. Dado que la esquizofrenia va acompañada, a veces, con alucinaciones, un posible mecanismo para la aparición de las mismas podría estar basado en cambios en la transmisión dopaminérgica. Dicha transmisión depende de la dopamina y de los receptores celulares a los que asocia. Se ha sugerido que, en la esquizofrenia, la cantidad o la presencia de variantes de estos receptores dopaminérgicos puedan tener una función en el desarrollo de la patología.

Los pacientes de esquizofrenia tienden a empeorar con el uso de sustancias tóxicas como el alcohol o la cocaína. De hecho, estas sustancias pueden llegar a causar en personas no esquizofrénicas la aparición de una psicosis similar a la encontrada en este trastorno.

Los pacientes de esquizofrenia tienden a empeorar con el uso de sustancias tóxicas como el alcohol o la cocaína. De hecho, estas sustancias pueden llegar a causar en personas no esquizofrénicas la aparición de una psicosis similar a la encontrada en este trastorno.

Recientemente, además, se ha señalado que una elevación anormal de un tipo específico de receptores de dopamina (DRD2) en regiones del tálamo puede estar relacionada con las alucinaciones audi­tivas. De hecho, muchos estudios apuntan a una variante del gen que expresa dichos receptores DRD2 como un importante factor de riesgo.

Otra área afectada es la corteza prefrontal, donde tiene lugar una deficiente secreción de dopa­mina, la cual se ha relacionado con los problemas de an­siedad o con la aparición, en ocasiones, de conductas violentas o de desarraigo social. Aun­que no muy específica de esta enfermedad, otra posible característica son los niveles elevados de homocisteína. Se cree que este aminoácido puede interac­cionar con determinados receptores de glutamato (receptores tipo NMDA) y provocar estrés oxidativo, es decir, un desequilibrio entre la producción y la eliminación de especies reactivas del oxígeno o radicales libres, y muerte neuronal. Es un hecho constatado que la esquizofrenia comparte con las demencias seniles la pérdida de comunicación neuronal (sinapsis), que puede observarse parcialmente por la pérdida de espinas dendríticas.

En busca de las causas

Respecto a las causas de la esquizofrenia, es posible que en algunos casos tenga un origen familiar. Es lo que ocurre con el gen implicado en la expresión de DRD2 y, posiblemente, en una familia escocesa en la que se ha encontrado una baja expresión de un gen –provocada por una translocación entre los cromosomas 1 y 11– denominada DISC-1 (disrupted in schizo­phrenia 1) y que puede inducir a la aparición del trastorno. Eso sí, aunque el nombre del gen se ha relacionado con la esquizofrenia, algunos portadores de la translocación pueden su­frir otros problemas como, por ejemplo, la enfermedad maníaco-depresiva.

 

Hay bastante consenso en que convergen tanto factores genéticos como ambientales en la aparición de la esquizofrenia.

Hay bastante consenso en que convergen tanto factores genéticos como ambientales en la aparición de la esquizofrenia.

Por otro lado, además de los factores genéticos, se cree que el modo de vida durante el desarrollo de una persona puede afectar a la aparición de la enferme­dad. Así, se ha señalado que un defecto en la cantidad de vitamina D en la infancia o problemas de nutrición durante el desarrollo fetal pueden suponer riesgos para padecer esquizofrenia cuando se llega a la edad adulta.

 

* Jesús Ávila es neurocientífico y profesor de investigación en el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” del CSIC (centro del que fue director), además de autor del libro La demencia’ de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.